山西省原平市下馬鋪鋁土礦區成礦規律與成礦預測

張文旭

山西省第三地質工程勘察院，山西晉中 030620

1 概述

山西省原平市下馬鋪鋁土礦區位于原平市北西320°方向直距34km處的段家堡鄉西莊頭～龍宮一帶，礦區據208國道約2.00km，有簡易公路相接，交通較為方便。本區地處云中山北端，地貌屬斷塊剝蝕的低中山區，溝壑縱橫，切割強烈。下馬鋪村一帶史上無鋁土礦礦權設置記載，但進行過小比例尺地質填圖等區域性的基礎性工作，地表現有零星鋁土礦的出現，近年來，在露頭出現附近有鋁土礦民采活動，為地質工作提供了考察依據。1997年～1998年山西省地勘局區調隊在本區進行了1∶5萬的區域地質調查，編制了1∶5萬軒崗幅、下大林幅地質圖。2009年在該礦區范圍內進行了普查工作，由于區內礦體不連續，厚度變化大，用第Ⅰ勘查類型控制不了礦體，對圈出具體靶區造成了難度。此次通過對礦區普查工作的詳細摸底和對礦床地質特征的研究分析，初步明確了該礦床的成因及成礦規律，并對其下一步的找礦方向作出了預測[1]。

2 區域地質

1）地層本區區域地層出露較齊全，從老到新有太古界，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系及新生界第四系；

2）構造本區大地構造位置處于呂梁～太行斷塊的寧武～靜樂塊坳北緣，東鄰五臺山塊隆，西接呂梁塊隆。區域構造線以NE～SW向為主，橫穿礦區中部的盤道梁向斜，褶曲構造及NE～SW向斷裂是本區的構造主體；

3）區域礦產較豐富，主要以煤和鋁土礦為主，石灰巖、粘土礦等亦有產出。其中鋁土礦賦存于石炭系中統本溪組下部，是本區主要礦產之一。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，規模大小不等，Al2O3＞45%，A/S 2.6～7.0。下馬鋪礦區東南有石墻等中型鋁土礦床，西南部有原平市長梁溝、南蠶食等大中型鋁土礦床，北部有西紅河、寬草坪等大中型鋁土礦床。

3 礦區地質

1）地層區內出露地層有奧陶系中統，石炭系中統本溪組、上統太原組、山西組，二疊系下統下統下石盒子組、上統上石盒子組、石千峰組，三疊系下統劉家溝組，第四系中上更新統、全新統。全區基巖出露面積達75%以上。含礦段附近地層從老至新分述如下：

（1）奧陶系中統上馬家溝組（O2s）主要為淺海相碳酸鹽沉積。主要出露在礦區東南部。巖性為灰白色、肉紅色、灰黃色，少量紫色微晶白云質灰巖、白云巖及角礫狀泥灰巖。厚度大于200m；

（2）石炭系中統本溪組（C2b）本溪組與下伏奧陶系中統呈平行不整合接觸關系。本組分為兩段。一段（C2b1）：本段為鋁土礦主要含礦層（含鋁巖系）。底部由鐵質粘土巖開始，向上依次為山西式鐵礦、鐵質粘土巖到中部的鋁土礦，上部為硬質耐火粘土礦或粘土巖。依據其巖性組合和鋁土礦成因關系，剖面上可分為三種組合類型，即鐵鋁質巖組合、鐵泥質巖組合和泥質巖組合。區內這三種剖面類型相互漸變過度，形成了成礦帶和無礦帶相間出現。鋁土礦為灰綠、灰、灰白色，碎屑狀、半粗糙狀和致密狀結構，塊狀構造，礦層下界距奧陶系灰巖侵蝕面0.00m～3.69m，平均0.78m。各類巖(礦)石之間呈漸變關系，界線不大明顯，呈層狀、似層狀產出。本段厚度1.28m～11.95m，平均4.77m。橫向上厚度變化較大，縱向上變化相對較小。二段（C2b2）從下至上依次由生物碎屑灰巖或球粒狀泥灰巖、細砂巖、粘土巖、黑色頁巖夾不穩定的煤層或煤線組成。底部生物碎屑灰巖不穩定，呈灰色、灰黃色，透鏡狀層理。生物碎屑多為瓣鰓、腕足類和海百合莖碎片。其頂底通常有一層不穩定的煤層或煤線，煤層多相變為黑色碳質頁巖或黑色頁巖。該段在區內沉積厚度不穩定，變化范圍由1.30m～15.80m，平均8.85m。

2）構造

礦區處于盤道梁區域主向斜的東南翼。主要構造線方向與區域構造方向一致，多呈NE～SW，NEE～SWW方向展部。地層產狀2°～28°，一般14°左右。區內有14條小斷層，斷層延伸短，斷距小，對礦體影響很小。

4 礦床地質特征

4.1 鋁土礦的賦存層位

鋁土礦賦存于石炭系中統本溪組一段中下部，奧陶系中統峰峰組灰巖侵蝕面之上，俗稱“G層鋁土礦”。礦層下界距奧陶系灰巖侵蝕面0.00m～3.70m，平均1.75m。

4.2 礦床規模及礦體形態產狀

普查工作在礦床內部施工了21個鉆孔及露頭38個淺井，有8個鉆孔和16個淺井為沉積無礦，沉積無礦天窗的存在使得礦體間斷不連續，厚度變化較大，礦體厚度極值0.50m～3.89m，全區平均1.35m。根據見礦工程控制及礦體不連續孤立存在的特征，只在埋藏較淺有較少工程控制的地段圈定了四個小礦體，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦體，其中礦區中部Ⅱ、Ⅲ兩礦體為本礦床的主要礦體，其余兩個礦體零星出露，呈孤立的不規則狀產出，單礦體沿走向長度不一，主礦體達950余米，小礦體320m～780m不等，沿傾向最大寬度950m左右，小礦體為100m～300m。礦體形態呈不規則的似層狀、透鏡狀，產狀與圍巖一致，傾向320°左右，傾角12°～28°，一般在14°～20°之間。局部地段可達30°。礦體形態變化受后期風化剝蝕作用的改造，使其在地表出露形成不同形式的鋸齒和港灣狀。

4.3 礦體厚度變化規律

礦體嚴格受含礦巖系巖相分布控制，鐵鋁質巖相的發育程度決定了礦體的存在與否，制約著礦體的形態、厚度變化，鐵鋁巖相受奧陶系灰巖侵蝕面的古地形控制，使其形成為盆地充填沉積層序。鐵鋁巖相厚度越大，礦體越厚。而厚度小的地方常相變為泥質巖，礦體尖滅。

4.4 礦石物質組分變化規律

4.4.1 鉛垂方向上

各礦種和礦石類型的變化及沉積順序，從下至上基本是山西式鐵礦——鐵礬土——鐵鋁巖——鐵質鋁土礦——粗糙狀鋁土礦——致密狀鋁土礦——硬質耐火粘土礦：化學成分的變化一般是下部鐵高、鋁低，中部鋁陡然增高，鐵和硅低，而上部鋁又有所降低，硅增高較為明顯。

4.4.2 水平方向上

鋁土礦各礦石類型沿走向一般變化不大，但由于受到古地貌凹凸不平的影響，有時出現厚度發育上的差異，個別地段甚至相變為鐵鋁巖形成沉積無礦天窗。沿傾向向西礦石質量及礦層厚度一般亦有變差趨勢。

從整個空間上看，礦體的化學成分變化表現出一定的相關性，即Al2O3與SiO2呈反相關關系，而與TiO2呈正相關關系。

5 礦區成礦規律及成礦預測

5.1 礦區成礦規律[2]

5.1.1 礦床成因

本區鋁土礦與我省絕大多數鋁土礦礦床一樣形成于石炭紀本溪期。其層序與建造具有陸源鐵、鋁質建造沉積韻律的特征。它以古風化殼的奧陶系中統石灰巖類為基底，向上為鐵質層—鐵鋁層—鋁土礦層—鋁硅（粘土巖）—碳酸鹽巖層。礦體呈似層狀、層狀產出。界線多為漸變過渡關系。就物質成分及結構而論，在弱酸環境中溶解的鐵質和古風化殼殘積物，首先沉積形成鐵質層，然后是鋁硅物質的沉積，這是沉積環境水介質pH值發生變化的必然結果。而其結構為致密狀和粗糙狀（碎屑狀），這些特征表明該鋁土礦床為泄湖—淺海相碎屑及膠體化學沉積而成。

成礦物質來源要結合本區成礦地質條件分析，本區位于原平古島北部邊緣。這一特點與我國北方大部分鋁土礦成礦地質條件大致相同。有理由認為本區鋁土礦成礦物質來源主要是基底碳酸鹽巖的古風化殼。另外有古陸、古島、古老的結晶巖石風化產物的補充。

5.1.2 礦區成礦規律

區內鐵鋁質巖相為鋁土礦成礦巖相，泥質巖相不含鋁土礦。鋁土礦礦體在礦體走向上和傾向上均隨鐵鋁質巖相沉積而變化，往往呈不連續透鏡狀孤立存在。

礦體嚴格受含礦巖系巖相分布控制，鐵鋁質巖相的發育程度決定了礦體的存在與否，制約著礦體的形態、厚度變化，鐵鋁巖相受奧陶系灰巖侵蝕面的古地形控制，使其形成為盆地充填沉積層序。鐵鋁巖相厚度越大，礦體越厚。而厚度小的地方常相變為泥質巖，礦體尖滅。

5.2 礦區成礦預測[3]

普查工作用第Ⅰ勘查類型工程間距400m×400m無法控制礦體形態，礦體規模太小，只在埋藏較淺有較少工程控制的地段圈定了四個小礦體，找礦成果不太理想，本次通過對普查成果的綜合研究發現本區還有擴大找礦成果的可能性，其找礦方向是：

1）改變勘查類型

下一步找礦工作建議按Ⅱ類礦床勘查類型布設勘查工程，區內巖相組合變化大，礦體厚度不穩定，工程間距太大容易漏礦，根據普查已施工的見礦鉆孔，重點選含礦段及礦體厚度都較大的鉆孔，在其周圍附近布設新工程，符合從已知到未知的勘查原則。同時利用新工程進一步重點控制值得懷疑地段的無礦天窗的范圍；

2）加大找礦深度

近年來，在很多勘查區內逐漸加大了探礦工程深度，特別是對大于300m～600m埋深的地段進行深部找礦并取得了很好的找礦效果，本礦區有兩個鉆孔深度均大于300m，其單工程礦體厚度超過1.5m，礦石質量較高。區內西北角本溪組埋藏較深，埋深在500m左右，普查階段因經費限制，沒有對該區域布設鉆孔進行勘查，該區域緊鄰已知見礦，有找礦遠景；

3）煤鋁兼探本區煤層較發育，對深部勘查時應做好綜合勘查綜合評價工作，煤鋁兼探，會收到更好的找礦效果和經濟意義；

4）加大對構造的研究區域上構造復雜，對本區肯定有影響，應進一步查明礦區內構造。

[1]鐘莊華，等.山西省原平市下馬鋪礦區鋁土礦普查報告.

[2]煩永香，陽正熙，等.成礦規律與成礦預測.

[3]武愛明，等.山西省沉積型鋁土礦成礦規律與成礦預測成果報告.